В солнечном Калифорнии 1969 года на окраине Вальехо происходит страшное преступление: неизвестный преступник хладнокровно расстреливает молодую парочку. Это событие становится лишь первым звеном в цепи ужаса. Вскоре редакции крупных газет начинают получать зашифрованные послания от человека, именующего себя Зодиаком. Он требует опубликовать на первых полосах тайный код, раскрывающий его личность, и грозит в противном случае убить ещё двенадцать невинных людей. К расследованию, помимо растерянной полиции, подключаются необычный дуэт из редакции San Francisco Chronicle: уставший от сенсаций, но опытный репортёр Пол Эйвери и тихий, одержимый головоломками карикатурист Роберт Грейсмит.
Однако Зодиак не собирается ждать. Его угрозы быстро перестают быть просто словами — вскоре следует новое жестокое нападение. Каждое письмо убийцы, каждая новая загадка и насмешка над властями заводят расследование в тупик, а счёт потенциальных жертв растёт. Эйвери и Грейсмит, движимые разными мотивами, оказываются втянуты в смертельно опасную игру с неуловимым маньяком, чьё следующее письмо или выстрел могут прозвучать в любой момент. Их настойчивость становится единственным лучом надежды в этом хаосе, но и делает их самих возможными мишенями для Зодиака.